Motori passo-passo

Più recentemente, il termine motore passo-passo era noto solo a un ristretto circolo di ingegneri elettrici. Ora, i motori passo-passo hanno ricevuto l'onorevole diritto di essere chiamati solo dalle loro "iniziali" - prove SD dell'uso diffuso di macchine elettriche di questo tipo.

L'immaginazione spinge involontariamente l'immagine di una macchina elettrica a passo con gli arti. No, questo non è un robot, anche se un motore passo-passo può controllare una delle sue articolazioni. L'auto stessa è molto semplice. Un motore passo-passo può essere rappresentato sotto forma di diversi elettromagneti con avvolgimenti di impulsi su una parte fissa (statore) e un'armatura, che, quando si cambiano gli avvolgimenti, ruota o si sposta progressivamente. Per capire come funziona un motore passo-passo, ricordare il principio di funzionamento di altre macchine elettriche, come ad esempio sincrono.

Ci sono due o tre avvolgimenti sullo statore. Sono fatti circolare cambiando dolcemente correnti sinusoidali. Insieme alla corrente, il campo elettromagnetico pulsa da ogni avvolgimento pulsa. Le correnti negli avvolgimenti aumentano e diminuiscono non contemporaneamente, ma con un ritardo rigorosamente definito; gli avvolgimenti stessi sono spostati l'uno rispetto all'altro e occupano sezioni alternate uniformemente della superficie cilindrica.

In virtù di ciò, due o tre onde di campo pulsante (in base al numero di avvolgimenti) formano un'onda mobile. Per ogni ciclo di un completo cambiamento di corrente negli avvolgimenti, l'onda risultante fa circolare l'intera superficie cilindrica del foro dello statore o parte di esso. Il campo ruota uniformemente, portando con sé il rotore. Le correnti negli avvolgimenti cambiano continuamente, quindi il campo nello spazio di lavoro e il rotore ruotano continuamente. Il movimento consiste in molti spostamenti infinitamente piccoli.

E se ad un certo punto smetti di cambiare le correnti, congelale comunque al livello raggiunto, che, come nel cinema, mostra lo stesso frame per qualche tempo? Insieme alle correnti negli avvolgimenti, l'onda del campo mobile si bloccherà in una certa posizione e con essa il rotore si fermerà. Cambiamo il gruppo di frame e fermiamo di nuovo l'ultimo, il rotore ruoterà di un certo angolo e si bloccherà di nuovo.

Ripeti ancora e ancora. L'auto obbedientemente camminava a passi. Si è rivelato molto semplice cambiare le correnti negli avvolgimenti con salti grandi o piccoli, congelando il processo su qualsiasi telaio. È sufficiente applicare gli avvolgimenti di impulsi rettangolari agli avvolgimenti invece di cambiare continuamente le tensioni. Ogni impulso è un passo e può essere serrato all'infinito se lo si desidera, cioè interrompere il processo e bloccare il rotore. Mentre gli impulsi si alternano lentamente, il motore avanza nettamente.

Il nostro occhio è in grado di distinguere diverse decine di passi al secondo. Ma i fotogrammi lampeggiarono: cento, duecento, mille, diverse decine di migliaia di passi al secondo. Non solo i nostri occhi, ma anche gli strumenti sensibili non distinguono più i passi, ma vedono semplicemente la rotazione.

Il motore passo-passo funziona, come prima, anche se ondeggia un po ', perché fa ogni passo successivo rigorosamente al momento dell'arrivo del comando successivo, e questo momento potrebbe non essere il più conveniente. L'automatismo interno dei movimenti viene distrutto e sostituito dalla cieca obbedienza alla squadra. Ma in qualsiasi momento, in qualsiasi momento, possiamo ordinare: "Congela!". Il rotore oscillerà e si congelerà esattamente nella posizione indicata.

Prova a spostarlo forzatamente quando non c'è squadra. Resisterà risolutamente, e se il motore è di una costruzione decente, non lo prenderai a mani nude. Il campo elettromagnetico non vuole separarsi dal rotore, né in movimento né a riposo. È quello che lo tiene nel suo tenace abbraccio e gli fa ripetere tutti i suoi movimenti del passo.

Per inciso, la "cucitura" di singoli passi, e se vuoi, di cicli elementari o cicli di movimento in una sequenza infinita, che percepiamo come rotazione continua con pulsazioni di velocità leggermente evidenti, avviene in una macchina a corrente continua allo stesso modo di un motore a combustione interna. Solo lì, il ruolo degli instancabili operatori non sono le spazzole, ma le candele elettriche.

I passi sul campo, poiché le chiavi elettroniche sono aperte da comandi dall'esterno, quindi vietano l'accesso della corrente agli avvolgimenti. Il motore passo-passo è alimentato da un cervello elettronico e le sue capacità diventano eccezionali, a volte immensamente.

Schema schematico di un motore passo-passo monofase con un sistema magnetico simmetrico per orologi, contatori e dispositivi di automazione industriale.

Motore passo-passo CNC

La tecnologia moderna è inconcepibile senza fresatura, tornitura, elettroerosione e molte altre macchine a controllo digitale. La maggior parte di essi funziona grazie ai motori passo-passo.

I motori passo-passo si sono insediati nei meccanismi di controllo di laminatoi, presse e altre macchine metallurgiche, sono diventati uno degli elementi più comuni di automazione, lavorano in orologi elettrici, timer e contatori, su navi, aerei e satelliti terrestri artificiali - ovunque sia richiesto veloce, preciso e affidabile compimento della volontà dell'uomo.

Con l'espansione delle professioni di lavoro del motore passo-passo, nacque una direzione sviluppata indipendente - azionamento elettrico discreto con motori passo-passo. Le sue origini erano scienziati e ingegneri del problematico laboratorio di elettromeccanica MPEI.

Il motore passo-passo vinse la prima vittoria nel 1957, quando la prima fresatrice sovietica al mondo a controllo digitale fu esposta all'Esposizione mondiale di Bruxelles, dove furono presentati vari stand espositivi interessanti. Questa mostra è stata premiata con la Grande medaglia d'oro e ha aperto una nuova pagina in macchine utensili.

Boris Ivobotenko, dottore in scienze tecniche